Perancangan Sistem Kendali Pada Prototipe AGV Berbasis Line Follower Menggunakan Kontrol Logika Fuzzy

(1)

PERANCANGAN SISTEM KENDALI PADA PROTOTIPE AGV BERBASIS LINE

FOLLOWER MENGGUNAKAN KONTROL LOGIKA FUZZY

DESIGN AGV PROTOTYPE CONTROL SYSTEM BASED ON LINE FOLLOWER

USING FUZZY LOGIC CONTROL

Andicy Ruth Audilina1_{, Ir.Porman Pangaribuan.,MT}2_{, Agung Surya Wibowo ,ST.,MT}3 1,2,3_{Prodi S1 Teknik Elektro, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom}

1_{[email protected],}2_{[email protected],}3_{[email protected]}

Abstrak

Dalam tugas akhir ini akan dirancang sebuah AGV yang dapat mendeteksi benda / objek berdasarkan bentuknya melaluiimage processingsehingga proses mobilisasi barang dalam industri dapat dilakukan secara otomatis dan efisien.AGV akan bergerak secara otomatis mengikuti garis yang sudah ditetapkan (AGVline follower) menuju tempat tujuan berdasarkan bentuk hasil image processing. Hasil image processing akan dikirimkan ke AGV melaluibluetooth. Dalam tugas akhir ini, jalur sudah dibagi untuk 5 bentuk benda yang berbeda. Bila di tengah jalur terdapat benda penghalang, maka secara otomatis, AGV akan berhenti bergerak dan akan bergerak kembali apabila benda penghalang tersebut sudah dipindahkan dari jalur. Sistem navigasi berupa jarak dan titik belok sesuai objek yang terdeteksi sudah tersimpan dalam databaseAGV agar AGV sampai ke tempat tujuan yang diinginkan. Untuk menjaga agar AGV tetap berada di tengah line dan tidak keluar dari jalur, maka digunakan kontrol logikafuzzy.

Pada tugas akhir ini, didapat keberhasilan AGV menuju tempat 1 adalah 83.33% dengan kecepatan rata-rata 6.44 m/s, tempat 2 adalah 66.67% dengan kecepatan rata 6.33m/s, tempat 3 adalah 100% dengan kecepatan rata-rata 6.62 m/s, tempat 4 adalah 66.67% dengan kecepatan rata-rata-rata-rata 6.28 m/s dan tempat 5 adalah 83.33% dengan kecepatan rata-rata 6.24 m/s.

Kata Kunci :. Automatic Guided Vehicle (AGV), AGV Line follower, Kontrol Logika Fuzzy Abstract

In this final project an AGV will be designed that can challenge objects based on their shape through image processing so that the process of mobilizing goods in the industry can be done automatically and efficiently. AGV will move automatically following a predetermined line (AGV line follower) to the destination based on the shape of the image processing results. The results of image processing will be sent to AGV via bluetooth. In this final project, the path has been divided into 5 different objects. If in the middle of the path there is a barrier object, then automatically, the AGV will move and move back will move the barrier object has been moved from the lane. The navigation system consists of the distance and turning point according to the requested object already stored in the AGV database so that the AGV reaches the desired destination. To keep the AGV in the middle of the line and not out of line, fuzzy logic control is used.

In this final assignment, the success of AGV towards place 1 is 83.33% with an average speed of 6.44 m / s, place 2 is 66.67% with an average speed of 6.33m / s, where 3 is 100 % with an average speed of 6.62 m / s, place 4 is 66.67% with an average speed of 6.28 m / s and place 5 is 83.33% with an average speed of 6.24 m / s. Keywords: Automatic Guided Vehicle (AGV), AGV Line follower, Fuzzy Logic Control

1. Pendahuluan

AGV (Automatic Guided Vehicle) merupakan kendaraan yang digunakan umumnya dalam industri manufaktur dan digunakan sebagai alat untuk membawa atau memindahkan barang kebutuhan produksi. Sistem operasi Automatic Guided Vehicle tidak memerlukan operator untuk mengemudikan geraknya secara langsung. Automatic Guided Vehicle sudah diprogram untuk bergerak menuju ke suatu tujuan dengan navigasi secara otomatis sehingga operator hanya bertugas untuk mengawasi dan mengendalikanAutomatic Guided Vehicledari jarak jauh.

(2)

AGV akan bergerak secara otomatis pada garis (AGV line follower) menuju tempat tujuan berdasarkan bentuk hasil image processing. Hasilimage processingakan dikirimkan ke AGV melaluibluetooth. Dalam tugas akhir ini, jalur sudah dibagi untuk 5 bentuk benda yang berbeda. Bila di tengah jalur terdapat benda penghalang, maka secara otomatis, AGV akan berhenti bergerak dan akan bergerak kembali apabila benda penghalang tersebut sudah dipindahkan dari jalur. Sistem navigasi berupa jarak dan titik belok sesuai objek yang terdeteksi sudah tersimpan dalamdatabaseAGV agar AGV sampai ke tempat tujuan yang diinginkan. Untuk menjaga agar AGV tetap berada di tengah jalur dan tidak keluar dari jalur, maka digunakan kontrol logikafuzzy.

2. Dasar Teori

2.1 AGVLine Follower

AGV line follower adalah AGV yang dapat mendeteksi dan mengikuti garis yang digambar di lantai. Secara umum, jalur dapat dibagi 2 yaitu jalur yang terlihat (seperti garis hitam di permukaan berwarna putih yang mempunyai kontras yansg tinggi) dan yang tidak terlihat (seperti medan magnet).

2.2. SensorProximity

Sensor proximity merupakan rangkaian yang terdiri dari sensor photodioda dan LED. Sensor proximity akan membaca apakah sensor membaca permukaan putih atau permukaan hitam yang merupakan jalur.

2.4. Kontrol LogikaFuzzy

Setelah AGV mendeteksi jalur melalui sensor, AGV akan dirancang untuk dapat berjalan lurus di jalur. Terdapat beberapa metode yang dapat digunakan agar AGV dapat berjalan lurus di jalur. Dalam hal ini, akan digunakan kontrol logikafuzzy. LogikaFuzzyadalah metodologi matematika yang diperkenalkan oleh Lotfi A. Zadeh yang mengembangkan logika boolean kedalam nilai riil [8]. Fuzzydinyatakan dalam derajat dari suatu keanggotaan dan derajat dari kebenaran. Oleh sebab itu sesuatu dapat dikatakan sebagian benar dan sebagian salah pada waktu yang sama. Logika fuzzy merupakan representasi suatu pengetahuan yang dikonstruksikan dengan perintahif-then rules.

3. Perancangan Sistem 3.1. Blok Diagram Sistem

Perancangan blok diagram sistem adalah sebagai berikut.

(3)

3.2. Diagram Alir

Gambar 3. 2 Diagram Alir Sistem Kerja Alat

3.3. Penggunaan Fuzzy Logic Control

1. Fuzzyfikasi

Pada sistem ini mikrokontroller menerima data nilaiproximityyang telah dikonversi sebagai berikut Tabel 3.1. Nilai SensorProximity

Sensor yang Membaca

Garis Nilai SensorKanan Nilai SensorKiri

Sensor 1 4 0 Sensor 2 3 0 Sensor 3 2 0 Sensor 4 1 0 Sensor 5 0 1 Sensor 6 0 2 Sensor 7 0 3 Sensor 8 0 4

(4)

Gambar 3.3. Derajat Keanggotaan Input Sensor Kanan

Gambar 3.4. Derajat Keanggotaan Input Sensor Kiri

Gambar 3.5. Derajat Keanggotaan Output 2.Fuzzy Interference System

Tabel 3.2. Fuzzy Rules

Sensor Kanan Sensor Kiri

Tengah Kanan Sedikit Kanan Banyak Tengah Lurus Belok Kanan Belok Kanan Lebih

Kiri Sedikit Belok Kiri Lurus Belok Kanan

(5)

Tabel 3.3. AturanFuzzyPada Motor DC

No Sensor Kiri Sensor Kanan Output Motor Kiri Motor Kanan

1 Tengah Tengah Lurus Kencang Kencang

2 Tengah Kanan Sedikit Belok Kanan Kencang Sedang

3 Tengah Kanan Banyak Belok Kanan Lebih Kencang Lambat

4 Kiri Sedikit Tengah Belok Kiri Sedang Kencang

5 Kiri Sedikit Kanan Sedikit Lurus Kencang Kencang

6 Kiri Sedikit Kanan Banyak Belok Kanan Kencang Sedang

7 Kiri Banyak Tengah Belok Kiri Lebih Lambat Kencang

8 Kiri Banyak Kanan Sedikit Belok Kiri Sedang Kencang

9 Kiri Banyak Kanan Banyak Lurus Kencang Kencang

3. Defuzzyfikasi

Defuzzyfikasi merupakan pemetaan nilai - nilai output darifuzzyyang dihasilkan pada tahapfuzzy ruleske nilai -nilai kuantitatif. Pada perancangan AGV ini proses defuzzyfikasi mengeluarkan output berupa -nilai PWM motor.

Output fuzzy = 폸࣢ µ 폸࣢µ Keterangan: n = banyaknya data. i = variabel penghitung. µ = nilai keanggotan. K = nilai fuzzy rule.

4. Hasil Percobaan dan Analisis

4.1. Pengujian Keberhasilan Sistem Mencapai Tempat Tujuan

1. Tempat Tujuan 1 (dengan jarak tempuh 777 meter)

Tabel 4.1. Status Keberhasilan Menuju Tempat Tujuan 1

Berdasarkan Tabel 4.1., maka tingkat keberhasilan AGV menuju tempat 1 adalah 66.67% dengan kecepatan rata-rata 6.44 m/s.

Berdasarkan Tabel 4.2., maka tingkat keberhasilan AGV menuju tempat 2 adalah 83,33% dengan kecepatan rata-rata 6.33 m/s.

Percobaan Ke- Status Keberhasilan Waktu yang Dibutuhkan (s) Kecepatan AGV (m/s)

1 Berhasil 122 6.37 2 Gagal - -3 Gagal - -4 Berhasil 120 6.48 5 Berhasil 122 6.37 6 Berhasil 119 6.53

1 Gagal - -2 Berhasil 93 6.38 3 Berhasil 90 6.59 4 Berhasil 92 6.45 5 Berhasil 96 6.18 6 Berhasil 98 6.05

(6)

Berdasarkan Tabel 4.3., maka tingkat keberhasilan AGV menuju tempat 3 adalah 100% dengan kecepatan rata-rata 6.62 m/s.

Berdasarkan Tabel 4.4., maka tingkat keberhasilan AGV menuju tempat 4 adalah 66.67 % dengan kecepatan rata-rata 6.28 m/s.

Berdasarkan Tabel 4.5., maka tingkat keberhasilan AGV menuju tempat 5 adalah 83.33 % dengan kecepatan rata-rata 6.24 m/s.

4.2. Pengaruh Perubahan Output terhadap Respon SistemFuzzy Logic Control Pada pengujian kali ini, nilai sensor akan dikonversi sesuai Tabel 4.6.

Tabel 4.6. Nilai SensorProximity

Sensor yang Membaca Garis Nilai Sensor

Sensor 1 1 Sensor 2 2 Sensor 3 3 Sensor 4 4 Sensor 5 5 Sensor 6 6 Sensor 7 7 Sensor 8 8

Sensor 1 dan Sensor 2 1.5 Sensor 2 dan Sensor 3 2.5 Sensor 3 dan Sensor 4 3.5 Sensor 4 dan Sensor 5 4.5 Sensor 5 dan Sensor 6 5.5 Sensor 6 dan Sensor 7 6.5 Sensor 7 dan Sensor 8 7.5

Nilai sensor saat AGV berada tepat di tengah garis dan merupakanset pointdari AGV adalah saat sensor bernilai 4.5.

1. Respon Sistem saat nilai outputFuzzy Logic Controluntuk Lambat bernilai 30, Sedang bernilai 40, Kencang bernilai 50.

1 Berhasil 85 6.59 2 Berhasil 85 6.59 3 Berhasil 82 6.83 4 Berhasil 86 6.51 5 Berhasil 84 6.67 6 Berhasil 86 6.51

Percobaan Ke- Status Keberhasilan Waktu yang Dibutuhk (s) Kecepatan AGV (m/s)

1 Berhasil 95 6.24 2 Gagal - -3 Berhasil 93 6.38 4 Berhasil 94 6.31 5 Gagal - -6 Berhasil 96 6.18

1 Berhasil 125 6.22 2 Berhasil 123 6.32 3 Berhasil 126 6.17 4 Berhasil 125 6.22 5 Berhasil 124 6.27 6 Gagal -

(7)

-Gambar 4.1. Respon Sistem Saat Kondisi 1

Pada Gambar 4.1. dapat dilihat bahwa saat AGV terlalu kiri (saat nilai sensor 1) secara perlahan AGV memperbaiki kondisi agar AGV kembali berada di tengah jalur (saat nilai sensor 4.5). Namun setelah itu, terlihat ada lonjakan nilai sensor menjadi 7.5 yang menyebabkan AGV menjadi terlalu ke kanan. Hal ini disebabkan karena area pengujian yang kurang mendukung (tidak rata) sehingga untuk sesaat AGV berbelok dan kembali memperbaiki nilai sensor mendekatiset point(saat nilai sensor 4.5).

Gambar 4.2. Respon Sistem Saat Kondisi 2

Pada Gambar 4.2. dapat dilihat bahwa dari nilai sensor 1 (saat AGV terlalu ke kiri) secara perlahan AGV memperbaiki kondisi agar nilai sensor mendekati nilai 4.5. Namun pada grafik diatas dapat dilihat cenderung mulai stabil saat sensor di posisi 3.5 (saat AGV sedikit ke kiri). Hal ini disebabkan karena saat sensor berada di perbatasan antar keramik, sensor membaca hal tersebut sebagai garis hitam juga.

Gambar 4.3. Respon Sistem Saat Kondisi 3

Pada Gambar 4.3.dapat dilihat bahwa saat AGV sedikit ke arah kiri (saat nilai sensor 2) AGV secara perlahan memperbaiki kondisi agar AGV kembali berada di tengah (nilai sensor 4.5). Namun pada grafik diatas dapat dilihat saat nilai sensor hampir mendekati 4.5, sensor kembali membaca sensor 3 (AGV sedikit ke kiri) dan nilai sensor terus turun (AGV semakin ke kiri) hingga berusaha memperbaiki posisi, namun kembali terganggu

Waktu (μs)

(8)

karena nilai sensor berubah menjadi 7 (AGV kearah kanan). Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, hal ini terjadi karena area pengujian yang kurang mendukung

5. Kesimpulan dan Saran 5.1. Kesimpulan

1. Keberhasilan AGV menuju tempat tujuan sesuai dengan databluetoothyang dikirim cukup baik. Hal ini dapat dilihat dari keberhasilan AGV menuju tempat 1 adalah 83.33% dengan kecepatan rata-rata 6.44 m/s, tempat 2 adalah 66.67% dengan kecepatan rata-rata 6.33m/s, tempat 3 adalah 100% dengan kecepatan rata-rata 6.62 m/s, tempat 4 adalah 66.67% dengan kecepatan rata-rata 6.28 m/s dan tempat 5 adalah 83.33% dengan kecepatan rata-rata 6.24 m/s.

2. AGV dapat berjalan cukup stabil apabila di jalan yang rata / datar. Dari hasil pengujian respon sistem dengan kondisi 1 cenderung lebih stabil dan mendekatiset point(AGV berada di tengah jalur) dibanding kondisi lainnya.

5.2 Saran

1. Penggunaan sensor harus diperhatikan jarak antar sensor dengan lebar lintasan. Penggunaan sensor yang lebih panjang dan jumlah input sensor yang lebih banyak akan lebih baik meskipun waktu eksekusifuzzy akan lebih lama.

2. Penamabahan sensor jarak seperti ultrasonik diperbanyak lagi, terutama pada bagian sudut depan robot dan belakang robot. Agar robot tidak menabrak benda apapun disekitarnya.

3. Apabila kedepannya robot ini dikembangkan, ada baiknya robot dapat menghindari benda di jalurnya lalu dapat kembali lagi ke jalurnya.

DAFTAR PUSTAKA

[1] K. K. Kumar, M. S. Krishna, D.Ravitej, and D.Bhavana, Design Of Automatic Guided Vehicle, pp. 24– 32, 2012.

[2] A. Satrio, B. Pratama, A. Rusdinar, and E. Susanto, Kontrol Kestabilan Gerak Robot Line Follower dengan Accelerometer dan Gyroscope Menggunakan Metode Logika Fuzzy, vol. 2, no. 2, pp. 2108–2115, 2015.

[3] S. Kumar Das, “Design and Methodology of Automated Guided Vehicle-A Review,”IOSR J. Mech. Civ. Eng., vol. 03, no. 03, pp. 29–35, 2016.

[4] M. Pakdaman and M. M. Sanaatiyan, Design and implementation of line follower robot,2009 Int. Conf. Comput. Electr. Eng. ICCEE 2009, vol. 2, pp. 585–590, 2009.

[5] Y. O. Primariadi, E. Susanto, and U. Sunarya, Perancangan Kendali Pada Tripod Dan Kamera DSLR Menggunakan Komunikasi Bluetooth Berbasis Aplikasi Android, vol. 2, no. 2, pp. 2003–2010, 2015.